Te基远红外硫系玻璃光纤的制备及性能分析吴波赵浙明王-物理学报
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1) (宁波大学高等技术研究院, 红外材料与器件实验室, 宁波 2) (宁波大学信息科学与工程学院, 宁波 315211) 315211) 315211)
3) (浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 宁波 4) (嘉兴学院南湖学院, 嘉兴 314001)
( 2016 年 12 月 6 日收到; 2017 年 5 月 3 日收到修改稿 )
物 理 学 报 Acta Phys. Sin.
Vol. 66, No. 13 (2017) 134208
Te 基远红外硫系玻璃光纤的制备及性能分析∗
吴波 1)2)3) 赵浙明 4) 王训四 1)2)3)† 江岭 1)2)3) 密楠 1)2)3) 潘章豪 1)2)3) 张培晴 1)2)3) 刘自军 1)2)3) 聂秋华 1)2)3) 戴世勋 1)系玻璃, 远红外光纤, 绿色环保 PACS: 42.70.km, 42.70.–a, 81.05.–t DOI: 10.7498/aps.66.134208
璃形成能力, 玻璃析晶温度 Tx 和玻璃转变温度 Tg
1 引
言
的差值 ∆T 也大于 100 ◦ C, 成光纤能力较强, 但 S 基玻璃的红外截止边在 10 µm 左右 (光纤截止带在 6 µm 附近), Se 基玻璃的红外截止边在 14 µm 左右 (光纤截止带在 11 µm 附近). Te 基玻璃相比 S 基和 Se 基玻璃, 拥有更宽的红外透过范围 (红外截止边 大于 25 µm) [4] , 能更好地满足远红外应用. 但是, 由于 Te 的强金属性不能单独构成稳定的共价键以 形成稳定的玻璃态, 热学稳定性差导致易析晶, 成 玻能力弱 [5] . 为了得到稳定的 Te 基硫系玻璃, 必须 引入合适的调节元素. 根据这个原则, Te-As-Se [6] , Ge-As-Se-Te [7] , Ge-Te-I [8] 等硫系玻璃组分得到了
随着光学技术由可见向中、 远红外等长波长领域的发展, 可透远红外的玻璃光纤研究成为近年来光学领 域的发展热点之一. 传统含 Se 的 Te 基硫系光纤无法工作于 12 µm 以上的远红外. 本文研究了新型 GeTe-AgI 硫系玻璃体系的提纯制备, 利用挤压技术, 制备了阶跃型 GeTe-AgI 远红外光纤, 其光学损耗为: 15.6 dB/m @10.6 µm, 整体低于 24 dB/m @8—15 µm. 在实验过程中, 首先采用传统的熔融 -淬冷法和蒸馏纯化工艺制 备了 GeTe-AgI 高纯玻璃样品. 利用差示扫描量热仪、 红外椭偏仪、 红外光谱仪等测试了玻璃的物理性质和红 外透过性能, 分析了提纯工艺、 AgI 原料纯度对玻璃形成以及透过的影响, 最后采用分步挤压法制备了芯包结 构光纤. 实验结果表明: 蒸馏提纯和 AgI 原料纯度对玻璃的透过性能有着决定性的影响, 同时 Te 含量的增加 影响了玻璃的抗析晶能力, 但新型挤压制备工艺和有效提纯技术共同保障了较低损耗 Te 基光纤的制备, 所获 得的 GeTe-AgI 光纤具有远红外宽谱应用的潜能 (工作波段 5.5—15 µm) 并且绿色环保, 可以满足 CO2 激光 的能量传输和远红外传感应用.
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Te 基远红外硫系玻璃光纤的制备及性能分析 吴波 赵浙明 王训四 江岭 密楠 潘章豪 张培晴 刘自军 聂秋华 戴世勋 Investigation on Te-based chalcogenide glasses for far-infrared fiber Wu Bo Zhao Zhe-Ming Wang Xun-Si Jang Ling Mi Nan Pan Zhang-Hao Zhang Pei-Qing Liu Zi-Jun Nie Qiu-Hua Dai Shi-Xun 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 66, 134208 (2017) DOI: 10.7498/aps.66.134208 在线阅读 View online: /10.7498/aps.66.134208 当期内容 View table of contents: /CN/Y2017/V66/I13
3) (浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 宁波 4) (嘉兴学院南湖学院, 嘉兴 314001)
( 2016 年 12 月 6 日收到; 2017 年 5 月 3 日收到修改稿 )
物 理 学 报 Acta Phys. Sin.
Vol. 66, No. 13 (2017) 134208
Te 基远红外硫系玻璃光纤的制备及性能分析∗
吴波 1)2)3) 赵浙明 4) 王训四 1)2)3)† 江岭 1)2)3) 密楠 1)2)3) 潘章豪 1)2)3) 张培晴 1)2)3) 刘自军 1)2)3) 聂秋华 1)2)3) 戴世勋 1)系玻璃, 远红外光纤, 绿色环保 PACS: 42.70.km, 42.70.–a, 81.05.–t DOI: 10.7498/aps.66.134208
璃形成能力, 玻璃析晶温度 Tx 和玻璃转变温度 Tg
1 引
言
的差值 ∆T 也大于 100 ◦ C, 成光纤能力较强, 但 S 基玻璃的红外截止边在 10 µm 左右 (光纤截止带在 6 µm 附近), Se 基玻璃的红外截止边在 14 µm 左右 (光纤截止带在 11 µm 附近). Te 基玻璃相比 S 基和 Se 基玻璃, 拥有更宽的红外透过范围 (红外截止边 大于 25 µm) [4] , 能更好地满足远红外应用. 但是, 由于 Te 的强金属性不能单独构成稳定的共价键以 形成稳定的玻璃态, 热学稳定性差导致易析晶, 成 玻能力弱 [5] . 为了得到稳定的 Te 基硫系玻璃, 必须 引入合适的调节元素. 根据这个原则, Te-As-Se [6] , Ge-As-Se-Te [7] , Ge-Te-I [8] 等硫系玻璃组分得到了
随着光学技术由可见向中、 远红外等长波长领域的发展, 可透远红外的玻璃光纤研究成为近年来光学领 域的发展热点之一. 传统含 Se 的 Te 基硫系光纤无法工作于 12 µm 以上的远红外. 本文研究了新型 GeTe-AgI 硫系玻璃体系的提纯制备, 利用挤压技术, 制备了阶跃型 GeTe-AgI 远红外光纤, 其光学损耗为: 15.6 dB/m @10.6 µm, 整体低于 24 dB/m @8—15 µm. 在实验过程中, 首先采用传统的熔融 -淬冷法和蒸馏纯化工艺制 备了 GeTe-AgI 高纯玻璃样品. 利用差示扫描量热仪、 红外椭偏仪、 红外光谱仪等测试了玻璃的物理性质和红 外透过性能, 分析了提纯工艺、 AgI 原料纯度对玻璃形成以及透过的影响, 最后采用分步挤压法制备了芯包结 构光纤. 实验结果表明: 蒸馏提纯和 AgI 原料纯度对玻璃的透过性能有着决定性的影响, 同时 Te 含量的增加 影响了玻璃的抗析晶能力, 但新型挤压制备工艺和有效提纯技术共同保障了较低损耗 Te 基光纤的制备, 所获 得的 GeTe-AgI 光纤具有远红外宽谱应用的潜能 (工作波段 5.5—15 µm) 并且绿色环保, 可以满足 CO2 激光 的能量传输和远红外传感应用.
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